機械零件設(shè)計總論

1、2-1 機器的組成2-2 設(shè)計機器的一般程序2-3 對機器的主要要求2-4 機械零件的主要失效形式2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-6 機械零件的計算準(zhǔn)則2-7 機械零件的設(shè)計方法2-8 機械零件設(shè)計的一般步驟2-9 機械零件材料的選用原則2-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化2-11 機械現(xiàn)代設(shè)計方法簡介第第2章章 機械零件設(shè)計概論機械零件設(shè)計概論潘存云教授研制 人們?yōu)榱藵M足生產(chǎn)和生活的需要，研制了類型繁多、人們?yōu)榱藵M足生產(chǎn)和生活的需要，研制了類型繁多、功能各異的機器。尤其是蒸汽機出現(xiàn)之后，使機器具有功能各異的機器。尤其是蒸汽機出現(xiàn)之后，使機器具有了完整的形態(tài)。了完整的形態(tài)。 一臺完整的機

2、器的組成如下：一臺完整的機器的組成如下：原動機部分原動機部分傳動部分傳動部分執(zhí)行部分執(zhí)行部分潤滑、顯示、照明等輔助部分潤滑、顯示、照明等輔助部分控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器2-1 機器的組成 原動部分機器完成預(yù)定功能的動力源，最常見的是最常見的是 內(nèi)燃機、電動機。 執(zhí)行部分執(zhí)行部分完成預(yù)定的動作，位于傳動路線的終點。完成預(yù)定的動作，位于傳動路線的終點。 傳動部分傳動部分聯(lián)接原動機和執(zhí)行部分的中間部分。聯(lián)接原動機和執(zhí)行部分的中間部分。 控制部分控制部分保證機器的啟動、停止和正常協(xié)調(diào)動作。保證機器的啟動、停止和正常協(xié)調(diào)動作。傳感部分傳感部分將機器的工作參數(shù)，如位移、速度、加

3、速將機器的工作參數(shù)，如位移、速度、加速 度、溫度、壓力等反饋給控制部分。度、溫度、壓力等反饋給控制部分。輔助部分輔助部分包括機器的潤滑、顯示、照明等包括機器的潤滑、顯示、照明等。也是保。也是保 證機器正常工作不可缺少的部分證機器正常工作不可缺少的部分2-2 設(shè)計機器的一般程序 一般而言，機器的設(shè)計階段是決定機器好壞的關(guān)鍵一一般而言，機器的設(shè)計階段是決定機器好壞的關(guān)鍵一環(huán)。機械設(shè)計是一個創(chuàng)造性的工作過程，實踐經(jīng)驗是保環(huán)。機械設(shè)計是一個創(chuàng)造性的工作過程，實踐經(jīng)驗是保證設(shè)計質(zhì)量的重要因素。因此，要求設(shè)計者特別注意經(jīng)證設(shè)計質(zhì)量的重要因素。因此，要求設(shè)計者特別注意經(jīng)驗的積累。驗的積累。機械設(shè)計的一般過程

4、：機械設(shè)計的一般過程： 計劃階段計劃階段 方案設(shè)計階段方案設(shè)計階段 技術(shù)設(shè)計階段技術(shù)設(shè)計階段 技術(shù)文件編制階段技術(shù)文件編制階段一、計劃階段一、計劃階段包括：需求分析、明確功能、制定設(shè)計任務(wù)書。包括：需求分析、明確功能、制定設(shè)計任務(wù)書。設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)書機器的功能機器的功能 經(jīng)濟性估計經(jīng)濟性估計 制造要求的大致估計制造要求的大致估計 基本使用要求基本使用要求 預(yù)計的設(shè)計周期預(yù)計的設(shè)計周期 二、二、方案設(shè)計階段方案設(shè)計階段 對機器的功能進行綜合分析、確定功能參數(shù)、提出對機器的功能進行綜合分析、確定功能參數(shù)、提出實現(xiàn)方案。實現(xiàn)方案。 在制定功能參數(shù)時一定要注意恰當(dāng)處理在制定功能參數(shù)時一定要注意恰當(dāng)

5、處理需要與可能需要與可能、理想與現(xiàn)實、長遠(yuǎn)目標(biāo)與當(dāng)前目標(biāo)理想與現(xiàn)實、長遠(yuǎn)目標(biāo)與當(dāng)前目標(biāo)等之間的關(guān)系。等之間的關(guān)系。一般而言，實現(xiàn)同一個功能，有多種可能的方案。一般而言，實現(xiàn)同一個功能，有多種可能的方案。以螺紋制造為例：有車削、滾壓、板牙加工等方法。以螺紋制造為例：有車削、滾壓、板牙加工等方法。方法不同，其執(zhí)行部分的工作原理也不同。方法不同，其執(zhí)行部分的工作原理也不同。潘存云教授研制方案評價原則：經(jīng)濟性、技術(shù)上可行。方案評價原則：經(jīng)濟性、技術(shù)上可行。 總費用總費用設(shè)計制設(shè)計制造費用造費用使用費用使用費用費用費用復(fù)雜程度復(fù)雜程度經(jīng)濟性經(jīng)濟性-總費用最低總費用最低。 方案設(shè)計階段要正確處理好方案設(shè)計

6、階段要正確處理好借鑒借鑒與與創(chuàng)新創(chuàng)新的關(guān)系。的關(guān)系。 同類機器的成功的先例應(yīng)同類機器的成功的先例應(yīng)當(dāng)借鑒，但其中的薄弱環(huán)節(jié)和當(dāng)借鑒，但其中的薄弱環(huán)節(jié)和不符合現(xiàn)有任務(wù)要求的部分應(yīng)不符合現(xiàn)有任務(wù)要求的部分應(yīng)當(dāng)加以改進或替換。當(dāng)加以改進或替換。一味求新而把合理的原有經(jīng)驗棄置不用一味求新而把合理的原有經(jīng)驗棄置不用保守和照搬原有設(shè)計保守和照搬原有設(shè)計堅決反對堅決反對三、三、技術(shù)設(shè)計階段技術(shù)設(shè)計階段 繪制總裝配草圖、部件裝配草圖，由草圖確定零部繪制總裝配草圖、部件裝配草圖，由草圖確定零部件的外形、基本尺寸和零件工作圖。件的外形、基本尺寸和零件工作圖。 為了確定零件的基本尺寸，必須完成以下工作：為了確定零件

7、的基本尺寸，必須完成以下工作： 1 1）機器的運動學(xué)設(shè)計機器的運動學(xué)設(shè)計 2 2）機器的動力學(xué)設(shè)計機器的動力學(xué)設(shè)計 3 3）零件的工作能力設(shè)計零件的工作能力設(shè)計 4 4）部件裝配草圖及總裝配草圖的設(shè)計部件裝配草圖及總裝配草圖的設(shè)計-結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 5）主要零件的校核計算主要零件的校核計算 確定原動機的參數(shù)（功率、轉(zhuǎn)速、線速度等）。確定原動機的參數(shù)（功率、轉(zhuǎn)速、線速度等）。求解構(gòu)件的運動參數(shù)（轉(zhuǎn)速、速度、加速度等）。求解構(gòu)件的運動參數(shù)（轉(zhuǎn)速、速度、加速度等）。計算構(gòu)件所受公稱載荷（名義載荷）的大小和特性。計算構(gòu)件所受公稱載荷（名義載荷）的大小和特性。 由公稱載荷大小和特性，根據(jù)工作能力準(zhǔn)則

8、作零由公稱載荷大小和特性，根據(jù)工作能力準(zhǔn)則作零部件的初步設(shè)計。通過計算或類比得出零件的基本部件的初步設(shè)計。通過計算或類比得出零件的基本尺寸。尺寸。 以結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸為依據(jù)，對零件進行精確的受力分以結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸為依據(jù)，對零件進行精確的受力分析和工作能力校核計算析和工作能力校核計算 四、四、技術(shù)文件編制技術(shù)文件編制 技術(shù)文件技術(shù)文件 設(shè)計說明書設(shè)計說明書 使用說明書使用說明書 零件明細(xì)表零件明細(xì)表 標(biāo)準(zhǔn)件匯總表標(biāo)準(zhǔn)件匯總表產(chǎn)品驗收條件產(chǎn)品驗收條件. 技術(shù)文件技術(shù)文件-用來說明產(chǎn)品性能、設(shè)計、制造、操用來說明產(chǎn)品性能、設(shè)計、制造、操作使用、維護、或其它所有與產(chǎn)品相關(guān)的文檔資料。作使用、維護、或其它所有

9、與產(chǎn)品相關(guān)的文檔資料。 潘存云教授研制潘存云教授研制技技術(shù)術(shù)設(shè)設(shè)計計方方案案設(shè)設(shè)計計計計劃劃提出任務(wù)提出任務(wù)分析對機器的要求分析對機器的要求確定任務(wù)要求確定任務(wù)要求機器功能分析機器功能分析提出可能的解決辦法提出可能的解決辦法組合幾種可能的方案組合幾種可能的方案決策決策-選定方案選定方案明確構(gòu)形要求明確構(gòu)形要求結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化選擇材料、確定尺寸選擇材料、確定尺寸零件設(shè)計零件設(shè)計編制技術(shù)文件編制技術(shù)文件評價評價決策決策確確定結(jié)構(gòu)形狀與尺寸定結(jié)構(gòu)形狀與尺寸評價評價部件設(shè)計部件設(shè)計總體設(shè)計總體設(shè)計機器設(shè)計的一般流程機器設(shè)計的一般流程使用功能要求使用功能要求2-3 對機器的主要要求對機器的主要要求使用功能要

10、求使用功能要求-機器應(yīng)具有預(yù)定的使用功能。這主要機器應(yīng)具有預(yù)定的使用功能。這主要靠正確地選擇機器的工作原理，正確地設(shè)計或選用能靠正確地選擇機器的工作原理，正確地設(shè)計或選用能夠全面實現(xiàn)功能要求的執(zhí)行機構(gòu)、傳動機構(gòu)和原動機，夠全面實現(xiàn)功能要求的執(zhí)行機構(gòu)、傳動機構(gòu)和原動機，以及合理地配置必要的輔助系統(tǒng)來實現(xiàn)。以及合理地配置必要的輔助系統(tǒng)來實現(xiàn)。-在滿足預(yù)期功能的前提下，要求在滿足預(yù)期功能的前提下，要求性能好、效率高、性能好、效率高、成本低成本低，造型美觀，造型美觀，在預(yù)定使用期限內(nèi)要在預(yù)定使用期限內(nèi)要安全可靠，安全可靠，操作方便、維修簡單。操作方便、維修簡單。具體要求如下：具體要求如下：經(jīng)濟性要求經(jīng)

11、濟性要求勞動保護要求勞動保護要求可靠性要求可靠性要求其它專用要求其它專用要求經(jīng)濟性要求經(jīng)濟性要求-機器的經(jīng)濟性體現(xiàn)在設(shè)計、制造和使用機器的經(jīng)濟性體現(xiàn)在設(shè)計、制造和使用的全過程中，設(shè)計機器時就要全面綜合地進行考慮。的全過程中，設(shè)計機器時就要全面綜合地進行考慮。設(shè)計制造的經(jīng)濟性表現(xiàn)為機器的成本低，使用經(jīng)濟性設(shè)計制造的經(jīng)濟性表現(xiàn)為機器的成本低，使用經(jīng)濟性表現(xiàn)為高生產(chǎn)率，高效率，低能耗，以及低的管理和表現(xiàn)為高生產(chǎn)率，高效率，低能耗，以及低的管理和維護費用等。維護費用等。使用功能要求經(jīng)濟性要求勞動保護要求可靠性要求其它專用要求提高設(shè)計和制造經(jīng)濟性指標(biāo)的主要途徑有提高設(shè)計和制造經(jīng)濟性指標(biāo)的主要途徑有: :

12、 1 1）采用先進的現(xiàn)代設(shè)計方法采用先進的現(xiàn)代設(shè)計方法(CAD)(CAD)，使設(shè)計參數(shù)最，使設(shè)計參數(shù)最 優(yōu)化優(yōu)化, ,達到盡可能精確的計算結(jié)果達到盡可能精確的計算結(jié)果, ,保證機器足夠保證機器足夠 的可靠性。的可靠性。2 2）最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化的零、最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化的零、 部件。部件。3 3）盡可能采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料。盡可能采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料。4 4）合理地組織設(shè)計和制造過程。合理地組織設(shè)計和制造過程。5 5）力求改善零件的結(jié)構(gòu)工藝性，使其用料少、易加力求改善零件的結(jié)構(gòu)工藝性，使其用料少、易加 工、易裝配。工、易裝配。1 1

13、）合理地提高機器的機械化和自動化水平，以期提合理地提高機器的機械化和自動化水平，以期提 高機器的生產(chǎn)率。高機器的生產(chǎn)率。提高使用經(jīng)濟性指標(biāo)的主要途徑有提高使用經(jīng)濟性指標(biāo)的主要途徑有: : 2 2）選用高效率的傳動系統(tǒng)，盡可能減少傳動的中間選用高效率的傳動系統(tǒng)，盡可能減少傳動的中間 環(huán)節(jié)，以期降低能源消耗。環(huán)節(jié)，以期降低能源消耗。3 3）適當(dāng)?shù)夭捎梅雷o及潤滑，以延長機器的使用壽命。適當(dāng)?shù)夭捎梅雷o及潤滑，以延長機器的使用壽命。4 4）采用可靠的密封，減少或消除滲漏現(xiàn)象。采用可靠的密封，減少或消除滲漏現(xiàn)象。1)要使機器的操作者方便和安全。要使機器的操作者方便和安全。因此設(shè)計時要按照人因此設(shè)計時要按照

14、人機工程學(xué)的觀點布置各種按鈕、手柄，使操作方式符合機工程學(xué)的觀點布置各種按鈕、手柄，使操作方式符合人們的人們的 心理和習(xí)慣。同時，設(shè)置完善的安全裝置、報警心理和習(xí)慣。同時，設(shè)置完善的安全裝置、報警裝置、顯示裝置等。裝置、顯示裝置等。2）改善操作者及機器的環(huán)境。）改善操作者及機器的環(huán)境。所設(shè)計的機器應(yīng)符合勞所設(shè)計的機器應(yīng)符合勞動保護法規(guī)的要求。降低機器運轉(zhuǎn)時的噪聲水平，防止動保護法規(guī)的要求。降低機器運轉(zhuǎn)時的噪聲水平，防止有毒、有害介質(zhì)的滲漏，對廢水、廢氣和廢液進行治理。有毒、有害介質(zhì)的滲漏，對廢水、廢氣和廢液進行治理。使用功能要求經(jīng)濟性要求勞動保護要求可靠性要求其它專用要求機器的可靠度機器的可靠

15、度-指在規(guī)定的使用時間內(nèi)和預(yù)定的環(huán)境指在規(guī)定的使用時間內(nèi)和預(yù)定的環(huán)境下機器能夠正常工作的概率。下機器能夠正常工作的概率。 機器由于某種故障而不能完成預(yù)定的功能稱為失機器由于某種故障而不能完成預(yù)定的功能稱為失效，它是隨機發(fā)生的，其原因是零件所受的效，它是隨機發(fā)生的，其原因是零件所受的載荷、環(huán)載荷、環(huán)境溫度、零件本身物理和機械性能境溫度、零件本身物理和機械性能等因素是隨機變化等因素是隨機變化的。為了提高零件的可靠性，就應(yīng)當(dāng)在工作條件和零的。為了提高零件的可靠性，就應(yīng)當(dāng)在工作條件和零件性能兩個方面使其變化盡可能小。件性能兩個方面使其變化盡可能小。使用功能要求經(jīng)濟性要求勞動保護要求可靠性要求其它專用要

16、求其它專用要求其它專用要求-針對不同機器所特有的要求。例如：針對不同機器所特有的要求。例如：1)1)對機床有長期保持精度的要求；對機床有長期保持精度的要求；2)2)對飛機有質(zhì)量小，飛行阻力小而運載能力大的要求；對飛機有質(zhì)量小，飛行阻力小而運載能力大的要求；3)3)對流動使用的機器有便于安裝和拆卸的要求；對流動使用的機器有便于安裝和拆卸的要求；4)4)對大型機器有便于運輸?shù)囊蟮鹊?。對大型機器有便于運輸?shù)囊蟮鹊?。使用功能要求?jīng)濟性要求勞動保護要求可靠性要求其它專用要求機械零件的失效：機械零件的失效：機械零件曲于某種原因不能正常工作時，稱為機械零件曲于某種原因不能正常工作時，稱為失效。失效。工作

17、能力工作能力-在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全工作的限度。通常此限度是對載荷而言，所以習(xí)慣上工作的限度。通常此限度是對載荷而言，所以習(xí)慣上又稱為：又稱為：承載能力。承載能力。例如：發(fā)生強烈的振動；聯(lián)接的松弛例如：發(fā)生強烈的振動；聯(lián)接的松弛; ; 摩擦傳動的打摩擦傳動的打滑等?；?。2-4 機械零件的主要失效形式機械零件的主要失效形式整體斷裂整體斷裂; ; 過大的殘余變形過大的殘余變形; ; 工作表面的過度磨損或損傷工作表面的過度磨損或損傷; ;破壞正常的工作條件破壞正常的工作條件; ;零件的失效形式零件的失效形式 機械零件失效的實例：機械零件失效的實例：潘存

18、云教授研制輪齒塑性變形輪齒塑性變形潘存云教授研制齒輪輪齒折斷齒輪輪齒折斷 潘存云教授研制軸承內(nèi)圈破裂軸承內(nèi)圈破裂 潘存云教授研制軸承外圈塑性變形軸承外圈塑性變形失效原因失效原因: 強度、剛度、耐磨性、振動穩(wěn)定性、溫度等強度、剛度、耐磨性、振動穩(wěn)定性、溫度等 原因。原因。統(tǒng)計結(jié)果顯示：統(tǒng)計結(jié)果顯示： 斷裂僅占斷裂僅占4.79%; 腐蝕、磨損、疲勞破壞占腐蝕、磨損、疲勞破壞占73.88%。 -主要失效原因。主要失效原因。潘存云教授研制齒面接觸疲勞齒面接觸疲勞潘存云教授研制軸瓦磨損軸瓦磨損 避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求 結(jié)構(gòu)工藝性要求結(jié)構(gòu)工藝性要求 經(jīng)濟性要求經(jīng)濟性要求

19、質(zhì)量小的要求質(zhì)量小的要求 可靠性要求可靠性要求 機器是由各種各樣的零部件組成的，要使所設(shè)計機器是由各種各樣的零部件組成的，要使所設(shè)計的機器滿足基本要求，就必須使組成機器的零件滿足的機器滿足基本要求，就必須使組成機器的零件滿足以下要求：以下要求：應(yīng)保證零件有足夠的強度、剛度、壽命。應(yīng)保證零件有足夠的強度、剛度、壽命。2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求一、避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求一、避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求提高零件強度的措施有：提高零件強度的措施有：采用高強度的材料；采用高強度的材料； 使零件具有足夠的截面尺寸；使零件具有足夠的截面尺寸； 合理設(shè)計零件的截

20、面形狀，增大慣性矩；合理設(shè)計零件的截面形狀，增大慣性矩； 采用熱處理和化學(xué)處理方法提高材料的強度性能；采用熱處理和化學(xué)處理方法提高材料的強度性能； 提高零件的制造精度，以減少工作時的動載荷；提高零件的制造精度，以減少工作時的動載荷； 合理配置零件的相對位置，以降低零件的載荷。合理配置零件的相對位置，以降低零件的載荷。 1.強度要求強度要求 2. 剛度要求剛度要求 零件在工作時的彈性變形不能超過允許的范圍稱為零件在工作時的彈性變形不能超過允許的范圍稱為零件的零件的剛度要求剛度要求。 提高零件剛度的措施有：提高零件剛度的措施有：增大零件的截面尺寸或增大慣性矩；增大零件的截面尺寸或增大慣性矩； 縮短

21、支承的跨距或采用多點支承?？s短支承的跨距或采用多點支承。 3. 壽命要求壽命要求 影響零件壽命的主要因素有：影響零件壽命的主要因素有： 大部分零件工作在變應(yīng)力下，故疲勞破壞是引起大部分零件工作在變應(yīng)力下，故疲勞破壞是引起零件破壞的主要原因。影響疲勞強度的因素有：零件破壞的主要原因。影響疲勞強度的因素有：疲勞破壞疲勞破壞腐蝕腐蝕磨損磨損應(yīng)力集中；應(yīng)力集中；零件的尺寸大??；零件的尺寸大??；零件表面質(zhì)量及環(huán)境狀況：零件表面質(zhì)量及環(huán)境狀況：零件處在腐蝕性介質(zhì)中工作時，可能使材料遭到腐蝕。零件處在腐蝕性介質(zhì)中工作時，可能使材料遭到腐蝕?？垢g的措施有：抗腐蝕的措施有：表面發(fā)蘭（發(fā)黑）；表面發(fā)蘭（發(fā)黑）；

22、表面鍍層；表面鍍層；表面涂漆；表面涂漆；表面陽極化。表面陽極化。二、結(jié)構(gòu)工藝性要求二、結(jié)構(gòu)工藝性要求 零件工藝性良好的標(biāo)志零件工藝性良好的標(biāo)志- 在具體的生產(chǎn)條件下，在具體的生產(chǎn)條件下，零件要便于加工而加工費用又很低。零件要便于加工而加工費用又很低。工藝性的基本要求：工藝性的基本要求：1) 毛坯選擇合理毛坯選擇合理制備方法：制備方法：選用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。選用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。毛坯選擇與生產(chǎn)批量、材料性能和加工可能性有關(guān)。毛坯選擇與生產(chǎn)批量、材料性能和加工可能性有關(guān)。單件或小批量生產(chǎn)時，選用棒料、板材、型材或焊件。單件或小批量生產(chǎn)時，選用棒料、板材、型材或焊件。大批

23、量生產(chǎn)時，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。大批量生產(chǎn)時，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。2) 結(jié)構(gòu)簡單合理結(jié)構(gòu)簡單合理最好采用平面、柱面、螺旋面等簡單表面極其組合；最好采用平面、柱面、螺旋面等簡單表面極其組合；盡量減少加工面數(shù)和加工面積；盡量減少加工面數(shù)和加工面積；3) 合理的制造精度和表面粗糙度合理的制造精度和表面粗糙度 零件的加工成本隨精度和表面粗糙度的提高而急零件的加工成本隨精度和表面粗糙度的提高而急劇增加。決不能盲目追求高精度，應(yīng)在滿足使用要求劇增加。決不能盲目追求高精度，應(yīng)在滿足使用要求的前提下，盡量采用較低的精度和表面質(zhì)量。的前提下，盡量采用較低的精度和表面質(zhì)量。盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件；盡

24、量采用標(biāo)準(zhǔn)件；增加相同形狀、相同元素（直徑、圓角半徑、配合、增加相同形狀、相同元素（直徑、圓角半徑、配合、 螺紋、鍵、齒輪模數(shù)等）的數(shù)量；螺紋、鍵、齒輪模數(shù)等）的數(shù)量；4) 盡量減小零件的加工量盡量減小零件的加工量 毛坯形狀和尺寸應(yīng)盡量接近零件本身的形狀和尺寸。毛坯形狀和尺寸應(yīng)盡量接近零件本身的形狀和尺寸。力求使少或無切削加工，節(jié)約材料、降低成本。力求使少或無切削加工，節(jié)約材料、降低成本。 盡量采用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉盡量采用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金等先進工藝滿足上述要求。末冶金等先進工藝滿足上述要求。三、經(jīng)濟性要求三、經(jīng)濟性要求 零件的經(jīng)濟性首先表現(xiàn)在零件的

25、生產(chǎn)制造成本上。零件的經(jīng)濟性首先表現(xiàn)在零件的生產(chǎn)制造成本上。 簡化零件的結(jié)構(gòu)，降低材料消耗；簡化零件的結(jié)構(gòu)，降低材料消耗； 采用無余量、少余量的毛坯，減少加工工時；采用無余量、少余量的毛坯，減少加工工時；采用廉價而充足的材料代替昂貴材料；采用廉價而充足的材料代替昂貴材料；大型零件采用組合結(jié)構(gòu)而非整體結(jié)構(gòu)；大型零件采用組合結(jié)構(gòu)而非整體結(jié)構(gòu)；盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件。盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件。四、質(zhì)量小的要求四、質(zhì)量小的要求 減小質(zhì)量減小質(zhì)量的好處：的好處：節(jié)約材料；節(jié)約材料； 減小慣性，改善機器的動力性能。減小慣性，改善機器的動力性能。 減小質(zhì)量的措施：減小質(zhì)量的措施：采用緩沖裝置來降低零件所受沖擊載荷；采用緩沖裝

26、置來降低零件所受沖擊載荷；減小質(zhì)量的措施：減小質(zhì)量的措施：采用緩沖裝置來降低零件所受沖擊載荷；采用緩沖裝置來降低零件所受沖擊載荷；采用安全裝置來限制作用在零件所受最大載荷；采用安全裝置來限制作用在零件所受最大載荷；從零件應(yīng)力較小處削減部分材料，以改善零件受從零件應(yīng)力較小處削減部分材料，以改善零件受 力的均勻性，提高材料的利用率；力的均勻性，提高材料的利用率；采用與工作載荷方向相反的預(yù)載荷，以降低零件采用與工作載荷方向相反的預(yù)載荷，以降低零件 的工作載荷；的工作載荷；采用輕型薄璧沖壓件或焊接件代替鑄造、鍛壓件；采用輕型薄璧沖壓件或焊接件代替鑄造、鍛壓件；采用強重比高的材料。采用強重比高的材料。五

27、、可靠性要求五、可靠性要求 零件的實效是隨機發(fā)生的，其原因是零件所受的零件的實效是隨機發(fā)生的，其原因是零件所受的載荷、環(huán)境溫度、零件本身物理和機械性能載荷、環(huán)境溫度、零件本身物理和機械性能等因素是等因素是隨機變化的。為了提高零件的可靠性，就應(yīng)當(dāng)在工作隨機變化的。為了提高零件的可靠性，就應(yīng)當(dāng)在工作條件和零件性能兩個方面使其變化盡可能小。條件和零件性能兩個方面使其變化盡可能小。2-6 機械零件的計算準(zhǔn)則機械零件的計算準(zhǔn)則 強度準(zhǔn)則強度準(zhǔn)則 剛度準(zhǔn)則剛度準(zhǔn)則 設(shè)計零件時，首先應(yīng)根據(jù)零件的失效形式確定其設(shè)計零件時，首先應(yīng)根據(jù)零件的失效形式確定其設(shè)計準(zhǔn)則以及相應(yīng)的設(shè)計計算方法。一般來講，有以設(shè)計準(zhǔn)則以及

28、相應(yīng)的設(shè)計計算方法。一般來講，有以下幾種準(zhǔn)則：下幾種準(zhǔn)則： 壽命準(zhǔn)則壽命準(zhǔn)則 振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則 可靠性準(zhǔn)則可靠性準(zhǔn)則-確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過大的確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過大的 塑性變形，是最基本的設(shè)計準(zhǔn)則。塑性變形，是最基本的設(shè)計準(zhǔn)則。-確保零件不發(fā)生過大的彈性變形。確保零件不發(fā)生過大的彈性變形。-通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關(guān)。通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關(guān)。-高速運轉(zhuǎn)機械的設(shè)計應(yīng)注重高速運轉(zhuǎn)機械的設(shè)計應(yīng)注重 此項準(zhǔn)則。此項準(zhǔn)則。-當(dāng)計及隨機因素影響時，仍應(yīng)確當(dāng)計及隨機因素影響時，仍應(yīng)確 保上述各項準(zhǔn)則。保上述各項準(zhǔn)則。強度準(zhǔn)則是指零件中的應(yīng)力不得超過許用值。強度準(zhǔn)則是指

29、零件中的應(yīng)力不得超過許用值。一、強度準(zhǔn)則一、強度準(zhǔn)則 即：即： limlim -材料的極限應(yīng)力材料的極限應(yīng)力脆性材料：脆性材料： lim = = B ( (強度極限強度極限) )塑性材料：塑性材料： lim = = S ( (屈服極限屈服極限) )為了安全起見，引入安全系數(shù)為了安全起見，引入安全系數(shù)S S，得：，得： lim/S/S或或 S S為大于為大于1 1的數(shù)，的數(shù)，S S過大，雖安全但浪費材料；過大，雖安全但浪費材料；S S過小，過小，雖節(jié)省材料，但趨于危險。雖節(jié)省材料，但趨于危險。 -許用應(yīng)力許用應(yīng)力二、剛度準(zhǔn)則二、剛度準(zhǔn)則 -是指零件在力作用下的彈性變形量不得超過許用是指零件在力作

30、用下的彈性變形量不得超過許用值。即：值。即：y yy 三、壽命準(zhǔn)則三、壽命準(zhǔn)則 影響零件使用壽命的因素主要是腐蝕、磨損和疲勞，影響零件使用壽命的因素主要是腐蝕、磨損和疲勞，前兩者還沒有成熟的計算方法，工程中通常是求出使前兩者還沒有成熟的計算方法，工程中通常是求出使用壽命時的疲勞極限作為計算的依據(jù)。用壽命時的疲勞極限作為計算的依據(jù)。四、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則四、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則 保證機器中受激振零件的固有頻率與激振源的頻保證機器中受激振零件的固有頻率與激振源的頻率錯開，率錯開， 即要求：即要求：0.85 f fp或或 1.15 f fp如果不滿足條件，可采取如下措施：如果不滿足條件，可采取如下措施： 改變

31、零件及系統(tǒng)剛性；改變零件及系統(tǒng)剛性； 增減支承；增減支承；調(diào)整支承的位置；調(diào)整支承的位置；隔離激振源隔離激振源 ； 采用阻尼元件以減小零件的振幅。采用阻尼元件以減小零件的振幅。五、可靠性準(zhǔn)則五、可靠性準(zhǔn)則 可靠度的定義：可靠度的定義： 對件數(shù)為對件數(shù)為N0的一批零件進行試的一批零件進行試驗，經(jīng)過時間驗，經(jīng)過時間t之后有之后有N件仍能正常工作，則該零件件仍能正常工作，則該零件在該試驗環(huán)境條件下工作時間在該試驗環(huán)境條件下工作時間t的可靠度定義為：的可靠度定義為：R= NR= N / N/ N0 0若若t t R R N N-R R是時間的函數(shù)。是時間的函數(shù)。 若在時間若在時間t+dtt+dt內(nèi)，又

32、有內(nèi)，又有dNdN個零件失效，則個零件失效，則dtdt內(nèi)零內(nèi)零件的失效的比率定義為：件的失效的比率定義為：NdtdNt/)(-失效率失效率“- -”表示表示dNdN的增大將使的增大將使N N減少。減少。分離變量并積分得：分離變量并積分得：RNNNdNtNNtlnln)(000即：即：tteR0)( 零件可靠度的另一個指標(biāo)是兩次失效之間的平零件可靠度的另一個指標(biāo)是兩次失效之間的平均無故障時間均無故障時間 m（MTBFMTBF），），m與與的關(guān)系為的關(guān)系為: :M=1/ M=1/ 2-7 機械零件的設(shè)計方法機械零件的設(shè)計方法 常規(guī)設(shè)計方法是指采用一定的理論分析和計算，常規(guī)設(shè)計方法是指采用一定的理論

33、分析和計算，結(jié)合人們在長期的設(shè)計和生產(chǎn)實踐中總結(jié)出的方法、結(jié)合人們在長期的設(shè)計和生產(chǎn)實踐中總結(jié)出的方法、公式、圖表等進行設(shè)計的方法。公式、圖表等進行設(shè)計的方法。機械零件的機械零件的設(shè)計方法設(shè)計方法常規(guī)設(shè)計方法常規(guī)設(shè)計方法現(xiàn)代設(shè)計方法現(xiàn)代設(shè)計方法理論設(shè)計理論設(shè)計經(jīng)驗設(shè)計經(jīng)驗設(shè)計模型實驗設(shè)計模型實驗設(shè)計1) 1) 理論設(shè)計理論設(shè)計-根據(jù)長期的總結(jié)出來的設(shè)計理論和實驗數(shù)據(jù)所根據(jù)長期的總結(jié)出來的設(shè)計理論和實驗數(shù)據(jù)所進行的設(shè)計。進行的設(shè)計。以受拉桿為例，強度計算公式為：以受拉桿為例，強度計算公式為： lim/S/S或或 F/A lim/S/SF-F-拉力，拉力， A-A-截面積。截面積。 設(shè)計計算：設(shè)計

34、計算： A A FS/ FS/ lim校核計算有四種可選方式：校核計算有四種可選方式： = = F/A F A S Scaca = = lim / / S Slim S S S Sca ca -計算安全系數(shù)計算安全系數(shù) 經(jīng)驗設(shè)計經(jīng)驗設(shè)計-根據(jù)對某類零件已有的設(shè)計與使用實根據(jù)對某類零件已有的設(shè)計與使用實踐而歸納出的經(jīng)驗公式，或根據(jù)設(shè)計者本人的設(shè)計踐而歸納出的經(jīng)驗公式，或根據(jù)設(shè)計者本人的設(shè)計經(jīng)驗用類比的方法所進行的設(shè)計。這對于那些使用經(jīng)驗用類比的方法所進行的設(shè)計。這對于那些使用要求變化不大而結(jié)構(gòu)形狀已典型化的零件，是很有要求變化不大而結(jié)構(gòu)形狀已典型化的零件，是很有效的設(shè)計方法。例如：箱體、機架、傳

35、動件的結(jié)構(gòu)效的設(shè)計方法。例如：箱體、機架、傳動件的結(jié)構(gòu)要素等。要素等。機械零件的機械零件的設(shè)計方法設(shè)計方法常規(guī)設(shè)計方法常規(guī)設(shè)計方法現(xiàn)代設(shè)計方法現(xiàn)代設(shè)計方法理論設(shè)計理論設(shè)計經(jīng)驗設(shè)計經(jīng)驗設(shè)計模型實驗設(shè)計模型實驗設(shè)計模型實驗設(shè)計模型實驗設(shè)計-把初步設(shè)計的零、部件或機器做把初步設(shè)計的零、部件或機器做成小模型或小尺寸樣機，經(jīng)過試驗的手段對其特性成小模型或小尺寸樣機，經(jīng)過試驗的手段對其特性進行檢驗，根據(jù)實驗結(jié)果再對設(shè)計進行逐步修改，進行檢驗，根據(jù)實驗結(jié)果再對設(shè)計進行逐步修改，達到完善。達到完善。機械零件的機械零件的設(shè)計方法設(shè)計方法常規(guī)設(shè)計方法常規(guī)設(shè)計方法現(xiàn)代設(shè)計方法現(xiàn)代設(shè)計方法理論設(shè)計理論設(shè)計經(jīng)驗設(shè)計經(jīng)驗

36、設(shè)計模型實驗設(shè)計模型實驗設(shè)計 這種方法對于那些尺寸巨大而結(jié)構(gòu)又很復(fù)雜的重這種方法對于那些尺寸巨大而結(jié)構(gòu)又很復(fù)雜的重要零件的設(shè)計是一種很有效的方法。要零件的設(shè)計是一種很有效的方法。 現(xiàn)代設(shè)計方法是指在近二、三十年發(fā)展起來的更現(xiàn)代設(shè)計方法是指在近二、三十年發(fā)展起來的更為完善、科學(xué)、計算精度高、設(shè)計與計算速度更快為完善、科學(xué)、計算精度高、設(shè)計與計算速度更快的機械設(shè)計方法。的機械設(shè)計方法。優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化設(shè)計可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計計算機輔助設(shè)計計算機輔助設(shè)計機械零件的機械零件的設(shè)計方法設(shè)計方法常規(guī)設(shè)計方法常規(guī)設(shè)計方法現(xiàn)代設(shè)計方法現(xiàn)代設(shè)計方法理論設(shè)計理論設(shè)計經(jīng)驗設(shè)計經(jīng)驗設(shè)計模型實驗設(shè)計模型實驗設(shè)計2-8 機械

37、零件設(shè)計的一般步驟機械零件設(shè)計的一般步驟1)1) 根據(jù)零件的使用要求，選擇零件的類型和結(jié)構(gòu)。根據(jù)零件的使用要求，選擇零件的類型和結(jié)構(gòu)。 為此，必須對各種零件的不同類型、優(yōu)缺點、特為此，必須對各種零件的不同類型、優(yōu)缺點、特性和使用范圍等，進行綜合對比與正確選用。性和使用范圍等，進行綜合對比與正確選用。2)2) 根據(jù)機器的工作要求，計算作用在零件上的載荷。根據(jù)機器的工作要求，計算作用在零件上的載荷。3)3) 根據(jù)零件的工作條件及對零件的特殊要求根據(jù)零件的工作條件及對零件的特殊要求( (如高溫如高溫 環(huán)境等環(huán)境等) )選擇適當(dāng)?shù)牟牧?。選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀?)4) 根據(jù)零件的失效形式，確定零件的計算準(zhǔn)則，

38、通根據(jù)零件的失效形式，確定零件的計算準(zhǔn)則，通 過計算，確定零件的基本尺寸。過計算，確定零件的基本尺寸。5)5) 根據(jù)工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化，進行零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化，進行零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。6)6) 細(xì)節(jié)設(shè)計完成之后，必要時細(xì)節(jié)設(shè)計完成之后，必要時 進行詳細(xì)的校核計算，進行詳細(xì)的校核計算， 以判定結(jié)構(gòu)的合理性。以判定結(jié)構(gòu)的合理性。7)7) 繪制零件工作圖，并撰寫計算說明書。繪制零件工作圖，并撰寫計算說明書。潘存云教授研制選擇零件類型、結(jié)構(gòu)選擇零件類型、結(jié)構(gòu)寫出計算說明書寫出計算說明書畫出零件工作圖畫出零件工作圖校校 核核 計計 算算 計算零件上的載荷計算零件上的載荷確定計算準(zhǔn)則確定計算準(zhǔn)則選

39、擇零件的材料選擇零件的材料確定零件的基本尺寸確定零件的基本尺寸結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 設(shè)設(shè) 計計零件的設(shè)計流程圖：零件的設(shè)計流程圖：黑色金屬黑色金屬有色金屬有色金屬鑄鐵鑄鐵鋼鋼金屬材料金屬材料一、常用材料一、常用材料低碳鋼低碳鋼 (08F)中碳鋼中碳鋼 (45)高碳鋼高碳鋼 (60)合金鋼合金鋼 (1Cr18）灰鑄鐵灰鑄鐵 (TH300)球墨鑄鐵球墨鑄鐵(QT500-5)2-9 機械零件材料的選用原則鋁合金鋁合金 (LY12)銅合金銅合金 (ZCuSn10P1)鑄鐵鑄鐵-灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等?；诣T鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。特點：特點：良好的液態(tài)流動性，可鑄造成形狀復(fù)雜的零件。良

40、好的液態(tài)流動性，可鑄造成形狀復(fù)雜的零件。較好的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）、成本低廉。較好的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）、成本低廉。應(yīng)用：應(yīng)用：應(yīng)用范圍廣。其中灰鑄鐵最廣、球墨鑄鐵次之。應(yīng)用范圍廣。其中灰鑄鐵最廣、球墨鑄鐵次之。黑色金屬黑色金屬有色金屬有色金屬鑄鐵鑄鐵鋼鋼金屬材料金屬材料一、常用材料一、常用材料低碳鋼低碳鋼 (08F)中碳鋼中碳鋼 (45)高碳鋼高碳鋼 (60)合金鋼合金鋼 (1Cr18）灰鑄鐵灰鑄鐵 (TH300)球墨鑄鐵球墨鑄鐵(QT500-5)2-9 機械零件材料的選用原則鋁合金鋁合金 (LY12)銅合金銅合金 (ZCuSn10P1)鋼鋼-低碳鋼低碳鋼 、中碳

41、鋼中碳鋼 、高碳鋼、高碳鋼、合金鋼、結(jié)構(gòu)鋼、工具合金鋼、結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊鋼鋼、特殊鋼( (不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼等不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼等) )、鑄鋼等。、鑄鋼等。特點：特點：與鑄鐵相比，鋼具有高的強度、韌性和塑性?？捎门c鑄鐵相比，鋼具有高的強度、韌性和塑性?？捎脽崽幚矸椒ǜ纳破淞W(xué)性能和加工性能。熱處理方法改善其力學(xué)性能和加工性能。潘存云教授研制鋼的選用原則：鋼的選用原則： 優(yōu)選碳素鋼，其次是優(yōu)選碳素鋼，其次是硅、錳、硼、釩類合金鋼。硅、錳、硼、釩類合金鋼。鋼制零件毛坯獲取方法：鋼制零件毛坯獲取方法：鍛造、沖壓、焊接、鑄造等。鍛造、沖壓、焊接、鑄造等。應(yīng)用：應(yīng)用：應(yīng)用范圍極其廣泛。應(yīng)用范

42、圍極其廣泛。表表3-1 3-1 常用材料的相對價格常用材料的相對價格材材 料料 種種 類類 規(guī)規(guī) 格格 相對價格相對價格熱軋圓剛熱軋圓剛 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235 （ 3342） 1鑄鑄 件件優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼 （ 2950） 1.51.8 合金結(jié)構(gòu)鋼（合金結(jié)構(gòu)鋼（ 2950） 1.72.5 滾動軸承鋼（滾動軸承鋼（ 2950） 3 合金工具鋼（合金工具鋼（ 2950） 320 4Cr9Si2耐熱鋼（耐熱鋼（ 2950） 5 灰鑄鐵鑄件灰鑄鐵鑄件 0.85 碳素鋼鑄件碳素鋼鑄件 1.7 銅合金、鋁合金鑄件銅合金、鋁合金鑄件 810 價格便宜且供應(yīng)充分 我國資源豐富 黑色金屬黑色金屬有色金

43、屬有色金屬鑄鐵鑄鐵鋼鋼金屬材料金屬材料低碳鋼低碳鋼 (08F)中碳鋼中碳鋼 (45)高碳鋼高碳鋼 (60)合金鋼合金鋼 (1Cr18）灰鑄鐵灰鑄鐵 (TH300)球墨鑄鐵球墨鑄鐵(QT500-5)鋁合金鋁合金 (LY12)銅合金銅合金 (ZCuSn10P1)銅合金銅合金- -銅鋅合金，并含有少量的銅鋅合金，并含有少量的錳、錳、鋁鋁、鎳鎳特點：特點：具有良好的塑性和液態(tài)流動性。青銅合金還具具有良好的塑性和液態(tài)流動性。青銅合金還具有良好的減摩性和抗腐蝕性。有良好的減摩性和抗腐蝕性。青銅青銅黃銅黃銅軸承合金（巴氏合金）軸承合金（巴氏合金）- -含錫青銅、不含錫青銅含錫青銅、不含錫青銅零件毛坯獲取方法

44、：輾壓、鑄造。零件毛坯獲取方法：輾壓、鑄造。應(yīng)用：應(yīng)用：應(yīng)用范圍廣泛。應(yīng)用范圍廣泛。高分子材料高分子材料復(fù)合材料復(fù)合材料陶瓷陶瓷非金屬非金屬材料材料- 塑料、橡膠、合成纖維。塑料、橡膠、合成纖維。-強如鋼、輕如鋁、硬如金剛石。強如鋼、輕如鋁、硬如金剛石。-強度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。強度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。橡膠橡膠-橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶等。硬等。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。 塑料塑料-塑料的比重小，易于制成形狀復(fù)雜

45、的零件，而塑料的比重小，易于制成形狀復(fù)雜的零件，而且各種不同塑料具有不同的特點，如耐蝕性、絕且各種不同塑料具有不同的特點，如耐蝕性、絕熱性、熱性、絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在機械絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在機械制造中其應(yīng)用日益廣泛。制造中其應(yīng)用日益廣泛。 載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì) 零件的工作情況零件的工作情況 零件的結(jié)構(gòu)及加工性零件的結(jié)構(gòu)及加工性 材料的經(jīng)濟性材料的經(jīng)濟性 零件的尺寸及重量零件的尺寸及重量 二、機械零件材料的選用原則二、機械零件材料的選用原則 適用于制作機械零件的材料種類非常之多，在設(shè)計適用于制作機械零件的材料種類非常之多，在設(shè)計

46、機械零件時，如何從各種各樣的材料中選擇出合適的機械零件時，如何從各種各樣的材料中選擇出合適的材料，是一項受多方面因素所制約的復(fù)雜的工作。材料，是一項受多方面因素所制約的復(fù)雜的工作。設(shè)設(shè)計者應(yīng)根據(jù)零件的用途、工作條件和材料的物理、化計者應(yīng)根據(jù)零件的用途、工作條件和材料的物理、化學(xué)、機械和工藝性能以及經(jīng)濟因素等進行全面考慮。學(xué)、機械和工藝性能以及經(jīng)濟因素等進行全面考慮。 選材的一般原則選材的一般原則 脆性材料脆性材料-只適用于制造在靜載荷下工作的零件；只適用于制造在靜載荷下工作的零件；1. 1. 載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)2. 2. 零件的工作情況零件的工作情況-指零件所處的環(huán)境

47、特點、工作溫度、摩擦磨損程度等。指零件所處的環(huán)境特點、工作溫度、摩擦磨損程度等。 金屬材料的性能一般可以通過熱處理加以提高和改金屬材料的性能一般可以通過熱處理加以提高和改善，因此，要充分利用熱處理手段來發(fā)揮材料的潛力。善，因此，要充分利用熱處理手段來發(fā)揮材料的潛力。對于常用的調(diào)質(zhì)鋼，由于其回火溫度的不同，可得到對于常用的調(diào)質(zhì)鋼，由于其回火溫度的不同，可得到機械性能不同的毛坯。機械性能不同的毛坯。塑性材料塑性材料-適用于在有沖擊情況下工作的零件。適用于在有沖擊情況下工作的零件。在濕熱環(huán)境下工作的零件，其材料應(yīng)具有良好防腐在濕熱環(huán)境下工作的零件，其材料應(yīng)具有良好防腐 蝕能力，可選用不銹鋼、銅合金等

48、。蝕能力，可選用不銹鋼、銅合金等。 零件的尺寸及質(zhì)量的大小與材料的品種及毛坯制取零件的尺寸及質(zhì)量的大小與材料的品種及毛坯制取方法有關(guān)。方法有關(guān)。3.3.零件的尺寸及重量零件的尺寸及重量兩配合零件的線性膨脹系數(shù)不能相差過大，一面在兩配合零件的線性膨脹系數(shù)不能相差過大，一面在 溫度變化時產(chǎn)生過大熱應(yīng)力或使配合松動，另一方溫度變化時產(chǎn)生過大熱應(yīng)力或使配合松動，另一方 面要考慮材料機械性能隨溫度而變化的情況。面要考慮材料機械性能隨溫度而變化的情況。零件在工作中可能發(fā)生磨損的表面，應(yīng)提高其表面零件在工作中可能發(fā)生磨損的表面，應(yīng)提高其表面 硬度，增加耐磨性，因此應(yīng)選擇淬火鋼、滲碳鋼、硬度，增加耐磨性，因此

49、應(yīng)選擇淬火鋼、滲碳鋼、 氮化鋼。氮化鋼。用鑄造材料制造毛坯時，一般可以不受尺寸及質(zhì)量用鑄造材料制造毛坯時，一般可以不受尺寸及質(zhì)量 大小的限制；大小的限制；而用鍛造材料制造毛坯時，則須注意鍛壓機械及設(shè)而用鍛造材料制造毛坯時，則須注意鍛壓機械及設(shè) 備的生產(chǎn)能力。備的生產(chǎn)能力。應(yīng)盡可能選用強重比大的材料，以便減小零件的尺應(yīng)盡可能選用強重比大的材料，以便減小零件的尺 寸和質(zhì)量。寸和質(zhì)量。 材料的加工費用材料的加工費用; ;5. 5. 材料的經(jīng)濟性材料的經(jīng)濟性選材時還應(yīng)考慮到當(dāng)時當(dāng)?shù)夭牧系墓?yīng)狀況。為了選材時還應(yīng)考慮到當(dāng)時當(dāng)?shù)夭牧系墓?yīng)狀況。為了簡化供應(yīng)和貯存的材料品種，對于小批制造的零件，簡化供應(yīng)和貯

50、存的材料品種，對于小批制造的零件，應(yīng)盡可能地減少同一部機器上使用的材料品種和規(guī)格。應(yīng)盡可能地減少同一部機器上使用的材料品種和規(guī)格。6. 6. 材料的供應(yīng)狀況材料的供應(yīng)狀況材料的經(jīng)濟性主要表現(xiàn)在以下幾方面：材料的經(jīng)濟性主要表現(xiàn)在以下幾方面： 材料本身的相對價格材料本身的相對價格; ; 材料的利用率材料的利用率; ; 采用組合結(jié)構(gòu)采用組合結(jié)構(gòu); ; 節(jié)約稀有材料。節(jié)約稀有材料。 各種材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能可在相關(guān)國標(biāo)、行標(biāo)各種材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能可在相關(guān)國標(biāo)、行標(biāo)和機械設(shè)計手冊中查得。和機械設(shè)計手冊中查得。 為了材料供應(yīng)和生產(chǎn)管理上的方便，應(yīng)盡量減少一臺為了材料供應(yīng)和生產(chǎn)管理上的方便，應(yīng)盡量減少一臺機器所用材料的品種。機器所用材料的品種。潘存云教授研制表表2-2 2-2 常用鋼鐵材料的牌號及力學(xué)性能常用鋼鐵材料的牌號及力學(xué)性能材材 料料 力力 學(xué)學(xué) 性性 能能 試件尺寸試件尺寸類類 別別 牌牌 號號